5.2.7.2  轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算
 
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功能说明

1.  轴心受力构件

     (1)轴心受拉构件和轴心受压构件的强度,除高强度螺栓摩擦型连接除外,应按下式计算:

                                                                                                                                               (5.2.7-5)

式中:

N —— 轴心拉力或轴心压力;

An —— 净截面面积。

 

(2)实腹式轴心受压构件的稳定性应按下式计算:

                                                                                                                                                             (5.2.7-6)

式中:

   φ —— 轴心受压构件的稳定系数(取截面两主轴稳定系数中的较小者),应根据构件的长细比、钢材屈服强度和钢结构规范中的表5.1.2-1和表5.1.2-2的截面分类采用;

 

(3)轴心受压构件应按下式计算剪力

                                                                                                                                        (5.2.7-7)

剪力V值可认为沿构件长度不变。

对格构式轴心受压构件,剪力V应由承受该剪力的缀材面分担。

 

2. 拉弯构件和压弯构件

(1)弯矩作用在主平面内的拉弯构件和压弯构件,其强度应按下列规定计算:

                                                                                                       (5.2.7-8)

  式中:

    γx、γy —— 与截面模量相应的截面塑性发展系数。

当压弯构件受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比大于 而不超过 时,应取γx=1.0。

需要计算疲劳的拉弯、压弯构件,宜取γx=γy=1.0

 

 (2)弯矩作用在对称轴平面内(绕x轴)的实腹式压弯构件,其稳定性应按下列规定计算:

 ① 弯矩作用平面内的稳定性:

                                                                                         (5.2.7-9)

式中:

    N —— 所计算构件段范围内的轴心压力;

N'Ex —— 参数,N'Ex=π2EA/(1.1λ2x);

   φx —— 弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数;

  Mx —— 所计算构件段范围内的最大弯矩;

 Wtx —— 在弯矩作用平面内对较大受压纤维的纤维的毛截面模量;

 βmx —— 等效弯矩系数,应按下列规定采用。

 

a. 框架柱和两端支承的构件:

无横向荷载作用时:βmx=0.65+0.35M2/M1,M1,M2为端弯矩,使构件产生同向曲率(无反弯点)时取同号;使构件产生反向曲率(有反弯点)时取异号,|M1|≥|M2|;

有端弯矩和横向荷载同时作用时:使构件产生同向曲率时,βmx=1.0;使构件产生反向曲率时,βmx=0.85;

无端弯矩但有横向荷载作用时:βmx=1.0;

b. 悬臂构件和分析内力未考虑二阶效应的无支撑纯框架和弱支撑框架柱   βmx=1.0

② 弯矩作用平面外的稳定性

                                                                                                                        (5.2.7-10)

式中:

 φy —— 弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数;

 φb —— 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数;

Mx —— 所计算构件段范围内的最大弯矩;

  η —— 截面影响系数,闭口截面 η=0.7,其他截面 η=1.0;

βtx —— 等效弯矩系数,应按下列规定采用

a. 在弯矩作用平面外有支承的构件,应根据两相邻支承点间构件段内的荷载和内力情况确定:

所考虑构件段无横向荷载作用时:βtx=0.65+0.35M2/M1,M1、M2为端弯矩,使构件产生同向曲率(无反弯点)时取同号;使构件产生反向曲率(有反弯点)时取异号,|M1|≥|M2|;

所考虑构件段内有端弯矩和横向荷载同时作用时:使构件产生同向曲率时,βtx=1.0;使构件产生反向曲率时,βtx=0.85;

所考虑构件段内无端弯矩但有横向荷载作用时:βtx=1.0;

b. 弯矩作用平面外为悬臂的构件 βtx=1.0

  

     (3)弯矩绕虚轴(X轴)作用的格构式压弯构件,其弯矩作用平面内的整体稳定性应按下式计算

                                                                                               (5.2.7-11)

式中Wtx=Ix/y0,Ix为对X轴的毛截面惯性矩,y0为由X轴到压力较大分肢的轴线距离或者到压力较大分肢腹板边缘的距离,二者取较大者;φx,N'Ex由换算长细比确定。弯矩作用平面外的整体稳定性可不计算,但应计算分肢的稳定性,分肢的轴心力应按桁架的弦杆计算。

 

   (4)弯矩作用在两个主平面内的双轴对称实腹式工字型(含H形)和箱形(闭口)截面的压弯构件,其稳定性应按下列公式计算:

                                                             (5.2.7-12)

                                                            (5.2.7-13)

式中:

       φx、φy ——对强轴x-x和弱轴y-y的轴心受压构件稳定系数;

   φbx、φby —— 均匀弯曲的受弯构件整体稳定性系数;

     Mx、My —— 所计算构件段范围内对强轴和弱轴的最大弯矩;

N'Ex、N'Ey —— 参数N'Ex=π2EA/(1.1λ2x),N'Ey=π2EA/(1.1λ2y);

     Wx、Wy —— 对强轴和弱轴的毛截面模量;

  βmx、βmy —— 等效弯矩系数;

     βtx、βty —— 等效弯矩系数。

 

     (5)弯矩作用在两个主平面内的双肢格构式压弯构件,其稳定性应按下列规定计算:

                                                                  (5.2.7-14)

式中:

       W1y —— 在My作用下,对较大受压纤维的毛截面模量。

 

3. 受压构件的局部稳定

(1)在受压构件中,翼缘板自由外伸宽度b与其厚度t之比,应符合下列要求:

① 轴心受压构件

                                                                                                                         (5.2.7-15)

式中:

λ —— 构件两方向长细比较大值;当λ<30时,取λ=30; 当λ>100时,取λ=100。

 

 ② 压弯构件

                                                                                                                                                  (5.2.7-16)

当强度和稳定计算中取γx=1.0时,b/t可放宽至

 

(2)在工字形及H形截面的受压构件中,腹板计算高度h0与其厚度tw之比,应符合下列要求:

① 轴心受压构件

                                                                                                                  (5.2.7-17)

式中:

  λ —— 构件两方向长细比较大值;当λ<30时,取λ=30; 当λ>100时,取λ=100。

 

② 压弯构件

当0≤α0≤1.6时:

                                                                                 (5.2.7-18)

当1.6<α0≤2.0时:

                                                                                 (5.2.7-19)

                                                                                                                              (5.2.7-20)

式中:

σmax —— 腹板计算高度边缘的最大压应力,计算时不考虑构件的稳定系数和截面塑性发展系数;

σmin —— 腹板计算高度另一边缘相应的应力,压应力取正值,拉应力取负值;

      λ —— 构件两方向长细比较大值;当λ<30时,取λ=30,当λ>100时,取λ=100。

(3)在箱形截面的受压构件腹板计算高度h0与其厚度tw之比,应符合下列要求:

① 轴心受压构件

                                                                                                                                                    (5.2.7-21)

② 压弯构件

                                                                                             (5.2.7-22)

                                                                                           (5.2.7-23)

 

(4)圆管截面的受压构件,其外径与壁厚之比不应超过100(235/fy).

 

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